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한·EU, 인공태양 프로젝트 ITER(국제핵융합실험로) 난제 해결 맞손

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한·EU, 인공태양 프로젝트 ITER(국제핵융합실험로) 난제 해결 맞손

핵융합 협력연구 프로젝트 추진 위한 한·EU ‘기술관리계획’체결

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지난해 프랑스남부 카다라쉬에서 건설되고 있는 ITER의 모습을 촬영한 항공사진. 사진=위키피디아
과학기술정보통신부(과기정통부)는 EU위원회(EC)와 핵융합에너지 공동연구 프로젝트 본격 추진을 위한 한·EU ‘기술관리계획’(TMP, Technology Management Plan)을 체결했다고 20일 발표했다.

핵융합방식은 태양에너지 원리를 활용한 에너지로, 중수소와 삼중수소를 사용하는 에너지 생산방식으로서 원료가 무한하고 폐기물이 적으며, 폭발 위험이 없어 석유와 원전을 대체할 미래 에너지원으로 기대를 모으고 있다. 이 협약은 지난 2006년 체결된 한-EU간 핵융합 협력 기본 사항을 규정한 핵융합 협력협정의 세부 협약을 규정하고 실행하는 내용으로 구성돼 있다.

이 계획은 국제핵융합실험로(ITER) 운영·실험 및 미래 전력생산 실증로 연구를 위한 양국의 구체적 협력분야와 이행체계를 규정하고 있다. ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)는 ITER 프로젝트는 미래의 에너지원이자 무한한 에너지원을 만들기 위한 핵융합방식의 에너지 양산 프로젝트로서 인공태양 프로젝트로도 불린다. 프랑스 남부 카다라쉬에 건설되고 있다. 우리나라는 2003년부터 참여하고 있다. 프로젝트 참여 7개국은 공동으로 ITER 장치 제작비, 국제기구 운영비, 공동 연구개발(R&D)비를 부담하며 각 참여국에 할당된 조달품목을 제작·납품 후 현장에서 조립 완성하는 방식으로 건설되고 있다. 참여국은 또한 전문인력을 ITER 건설 현장에 파견하고 있다. ITER 건설단계 사업비는 약 71억1000만 유로(약 9조2000억 원)이며 총 투자비 가운데 EU가 45.46%, 6개 참여국이 각각 9.09% 씩 분담한다.

한-EU는 특히 ITER 장치의 안정적 운전을 위해 각국이 ITER 기구의 지원을 받아 추진 중인 ‘플라즈마의 순간적 붕괴로 인한 장치 손상 완화’ 연구를 최우선 협력과제로 추진키로 합의했다.

이번 기술관리계획 체결로 우리나라의 K스타(KSTAR)와 EU의 JET 간 상호 실험 데이터 공유 및 상대국 연구장치를 활용한 공동실험 진행 등이 가능하게 됐다.

KSTAR는 우리나라 국가핵융합연구소에서 지난 1995년부터 2007년까지 자체 개발한 초전도 토카막 핵융합 연구장치이며, JET는 유럽이 운영하는 세계 최대 규모의 핵융합 연구장치로 영국에 있다.

양측은 ITER 이후 핵융합 전력생산 실증로 연구를 위해 핵심적인 8개 공동연구 후보분야도 지정하고 향후 이들 분야에 대한 구체적 협력 프로젝트를 논의하고 마련해 나갈 예정이다.

최원호 과기정통부 거대공공연구정책관은 “세계적으로 우수한 성능을 인정받고 있는 양국의 핵융합 장치를 활용한 도전적 연구 협력이 기대된다”며 “앞으로도 핵융합 에너지 실현의 난제 해결을 위한 국제적 노력에 주도적 역할을 할 수 있도록 지원해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

한-EU 간 핵융합 기술관리계획 주요 내용은 플라즈마 붕괴 완화 시스템 실험 연구를 위한 연구인프라 공동활용으로 요약된다. 8개 협력 후보 분야로 ▲증식블랑켓 시스템 개발 ▲삼중수소 실험 ▲연소 플라즈마 실험 ▲핵융합 열출력 제어시스템 설계 및 실험 ▲초전도자석 개발 ▲중성입자빔 시스템 ▲실증로의 개념 설계 ▲핵융합중성자 발생원 개발 및 실험이 꼽혔다.

플라즈마 붕괴 완화 시스템 연구(Disruption Mitigation System)는 핵융합발전 실험로인 ITER 운전단계에서 반드시 해결해야 하는 과제로서, 핵융합로 운전 중 플라즈마가 순간적으로 붕괴하는 상황이 발생해도 초고온 플라즈마의 에너지로 인해 장치가 손상되지 않도록 안전하게 운전하는 기술을 개발하는 것이다. 미세한 얼음 입자(아이스펠릿)를 고속으로 주입(산탄펠릿주입장치)해 에너지를 분산함으로써 손상을 최소화하도록 한다.

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 는 지난 1995년부터 2012년까지 12년에 걸쳐 순수한 우리 기술로 개발된 세계적 수준의 초전도 핵융합 연구 장치다. ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치이기도 하다. 우리나라는 KSTAR 건설을 통해 원천기술을 확보하면서 핵융합 연구 후발주자에서 주도국 반열에 오를 수 있었다. 국제 핵융합 공동 연구 장치의 핵심으로 주목받고 있다.
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우리나라의 초전도 핵융합 연구장치 KSTAR.사진=과기정통부


JET(Joint European Torus)는 지난 1973년부터 1983년까지 건설된 장치로서 상전도 재료 자석이 사용되었다. 세계 최대 규모의 핵융합 연구장치로서 전 세계 유일하게 중수소와 삼중수소를 이용한 실험을 할 수 있는 장치다. 영국의 핵융합연구기관이 운영 중이다.

국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트는 핵융합방식 에너지 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 지난 2006년 이분야 기술 선도국가 7개국(한국, 미국, EU, 러시아, 일본, 중국, 인도)이 손잡고 공동으로 핵융합반응을 통한 500MW급 열출력을 발생하는 장치를 개발·건설·운영하려는 초대형 국제협력 R&D 계획이다.


이재구 글로벌이코노믹 기자 jklee@g-enews.com